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Minerales necesarios para la transición a tecnologías de bajas emisiones

14 septiembre, 2021 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

Los minerales y metales están desempeñado un papel fundamental en el auge de muchas de las tecnologías de bajas emisiones que se utilizan ampliamente hoy en día; desde turbinas eólicas, paneles solares y baterías de almacenamiento de la energía eléctrica, hasta los vehículos eléctricos. Para hacernos una idea de la variedad de elementos químicos que se necesitan en estas nuevas tecnologías, la siguiente figura ilustra los que lleva en su interior un vehículo eléctrico, referida exclusivamente a las denominadas tierras raras:

Dentro de un **vehículo eléctrico**: un verdadero mosaico de las Tierras Raras de la Tabla Periódica. En la figura no están incluidos otros elementos imprescindibles para su fabricación como son cobre, litio, cobalto, grafito, níquel y manganeso.

A medida que aumenta el despliegue de estas tecnologías, el sector energético también se está convirtiendo en una parte vital de la industria de la minería de estas materias primas esenciales para fabricarlos. La siguiente figura muestra las demandas de diferentes minerales en varios sectores vinculados a la transición energética. Los datos están obtenidos de este informe publicado por la Agencia Internacional de la Energía (IEA, por sus siglas en inglés):

Necesidades minerales de diversas **tecnologías vinculadas a la transición energética**: Alto (punto negro); Moderado (punto gris ); Bajo ( punto blanco). El significado de algunas siglas es el siguiente: REEs (tierras raras), PGMs (minerales del grupo del platino), CSP (energía solar termoeléctrica).

Tras la pandemia, la escalada de precios de las materias primas

11 julio, 2021 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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Tras los momentos más duros vividos el año pasado y la primera parte de este, derivados de los efectos de la pandemia, parece claro que la economía se está recuperando. Uno de los efectos de esta recuperación, no previsto por ningún organismo internacional, es el brusco encarecimiento de los precios de todo aquello que necesitamos en la vida diaria. Hay ciertas materias primas cuya subida de precios es, sencillamente, disparatada.

Este proceso se está trasladado a toda clase de productos y materiales con los que se construye el mundo contemporáneo; su escasa disponibilidad y altísima demanda ha elevado los precios por encima de su media histórica. La siguiente gráfica muestra ese encarecimiento en diversas materias primas:

Evolución de los precios de las diez materias primas más usadas. — Los precios de diez de las materias primas más utilizadas en todo el mundo en el período enero 2020-abril 2021 (entre ellos se hallan el mineral de hierro, el estaño, el cobre, el paladio y la plata).

La imagen anterior muestra la evolución reciente de los precios de diez productos básicos que han experimentado aumentos de precios significativos desde enero de 2020. Desde la madera para la construcción de viviendas hasta los metales para la electrónica, los productos básicos en tres categorías (agricultura, metales y energía) se han recuperado desde que alcanzaron mínimos alrededor de marzo de 2020 debido al cierre del planeta.

Entre los productos básicos agrícolas, el precio de la madera aumentó un 304 % entre enero de 2020 y mayo de 2021; y llegando a máximos históricos. Los precios de los alimentos también han experimentado un fuerte aumento desde la mitad del año pasado. Entre los metales, los precios del mineral de hierro subieron un 114 %, alcanzando un récord. El estaño y el cobre también subieron a precios máximos históricos a partir de mayo, seguidos por el paladio y la plata, los cuales registraron un aumento de más del 50 % en los precios desde enero de 2020.

¿Por qué están aumentando los precios de las materias primas?

TABLAS DE MADERA: Las tablas de madera, la forma de madera que usan los constructores para construir y renovar casas, principalmente en Estados Unidos, ha sufrido un enorme aumento de su precio. En enero de 2020, la tabla de 300 metros, el estándar de la industria, cotizaba a 330 euros. En mayo de 2021 está por encima de los 1.300 euros, un crecimiento disparatado del 304 %. Los motivos son variados: la recuperación del mercado de la vivienda en EEUU, muy dependiente de la madera, ha disparado su demanda. En consecuencia, los precios se han incrementado fuertemente.

MINERAL DE HIERRO Y ESTAÑO: La recuperación económica mundial, liderada por China, está impulsando la demanda de acero y, a su vez, de mineral de hierro. Por el lado de la oferta, la industria se enfrenta, otra vez, a una escasez. Por lo que respecta al estaño, sus precios se están disparando debido a la creciente demanda de productos electrónicos de consumo en medio de la escasez de la oferta. Las interrupciones del suministro inducidas por la pandemia llevaron a una disminución del 10 % en la producción de estaño en 2020. Ahora, la demanda crece y la oferta, de nuevo, no la puede satisfacer.

COBRE: La historia del cobre es similar a la del mineral de hierro, donde las economías en trance de recuperación están impulsando la demanda de este metal. Los inversores son optimistas sobre el cobre, debido a su papel fundamental en las tecnologías verdes, aunque con perspectivas de que habrá dificultades de suministro a largo plazo.

PALADIO: Muchos países están imponiendo estándares de emisión de automóviles más estrictos, lo que está impulsando la demanda de paladio, un ingrediente clave en los catalizadores, dispositivos que convierten las emisiones tóxicas de los vehículos de gasolina en gases menos dañinos. A diferencia de las subidas y bajadas en forma de montaña rusa de los precios de las materias primas, los precios del paladio han estado aumentando desde hace casi una década.

Tablas de madera para construir y renovar viviendas. Han aumentado su precio enormemente. — Las tablas de madera es la la forma de madera que emplean los constructores para construir y rehabilitar viviendas, principalmente en EEUU.

¿Estamos ante el inicio de un superciclo de productos básicos?

Si bien es difícil predecir la sostenibilidad de unos precios tan elevados, el aumento observado en las materias primas en todos los ámbitos hace que tal vez estemos en el comienzo de un superciclo. Los superciclos son períodos de una duración no inferior a una década; durante estos, los precios de las materias primas tienen una tendencia por encima de sus promedios a largo plazo. El último superciclo duró desde 1996 hasta alrededor de 2016, impulsado por la rápida industrialización de Brasil, India, Rusia y China (las llamadas economías BRIC).

Hoy en día, los gobiernos de todo el mundo están en transición hacia las tecnologías limpias, que implican el uso intensivo de multitud de minerales, tal y como vimos en el anterior post, lo que probablemente aumentará la demanda de minerales en los próximos años.

Al ciclo natural de la oferta y la demanda en este último año hay que sumar otros problemas, el principal de los cuales es el logístico: las cadenas de suministro mundiales tuvieron que frenarse cuando la economía paró a causa de la pandemia. Dado que no ha habido tiempo de ponerse al día una vez se ha reactivado, falta de todo, desde microchips hasta contenedores para transportar los bienes de consumo que se producen en cualquier lugar del planeta.

Así estamos al comienzo del verano de 2021. Es una situación tan volátil que hacer previsiones más allá de un año es una verdadera osadía.

Los minerales de las nuevas tecnologías

17 junio, 2021 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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Europa afronta un reto de gran calado: tras su dependencia pasada y presente del petróleo, la transición hacia las energías renovables y hacia la digitalización de su economía se verá limitada en el futuro por la disponibilidad de minerales y elementos químicos escasos:

Materiales que se usan para fabricar vehículos y en plantas de producción eléctrica. — Minerales utilizados en la fabricación de vehículos y en plantas de producción de energía eléctrica, comparados con los utilizados en tecnologías convencionales. En la gráfica, no están incluidos el hierro ni el aluminio, dos minerales que no son escasos.

El papel de estos elementos tiene importantes consecuencias no solo para la transición medioambiental y digital, sino también para la geopolítica y la política industrial, tanto en Europa como en el resto del mundo.

La necesidad de minerales de las renovables

Para construir un aerogenerador o un panel fotovoltaico o un vehículo eléctrico o un circuito integrado son necesarios muchos materiales. Por ejemplo, para instalar 1 GW de potencia eléctrica con turbinas eólicas se requieren unas 160.000 toneladas de acero, 2.000 de cobre, 800 de aluminio, 100 de níquel, 90 de neodimio y 10 de disprosio para su fabricación. El hierro y el aluminio no son precisamente escasos, pero los otros cuatro sí y mucho en el caso del neodimio o el disprosio. En comparación, para instalar una central térmica de la misma potencia nominal (1 GW), se necesitan 5.500 toneladas de acero, 750 toneladas de cobre y 750 de aluminio aproximadamente. Como se puede apreciar, las tecnologías convencionales son mucho menos demandantes de minerales escasos que las renovables.

No obstante, la cantidad de elementos químicos necesarios no es el aspecto esencial del problema, sino la variedad de los mismos. Mientras que en una central térmica entran en juego metales convencionales y relativamente abundantes, las nuevas tecnologías renovables son muy demandantes de muchos elementos diferentes, algunos de ellos muy escasos en la naturaleza o cuyas fuentes están situadas en muy pocos países.

El escenario energético mundial: consecuencias de la pandemia

21 abril, 2021 Ignacio Mártil 2 COMENTARIOS

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La disponibilidad de uso de los recursos energéticos condiciona nuestro modo y calidad de vida; pero también amenaza con socavarla, puesto que el consumo creciente de energía es una de las principales causas del cambio climático, como certificó la 21^er Cumbre sobre Cambio Climático celebrada en París en 2015. Este es el escenario energético mundial.

Los principales responsables del insostenible consumo energético de las últimas décadas son, de una parte, ciertos aspectos del modo de vida de parte de la población mundial, localizada principalmente en los países industrializados; este porcentaje supone menos del 25 % del total de la población mundial. Y de otra, el aumento demográfico experimentado en las últimas décadas, una suerte de tormenta perfecta que ya he descrito en un libro de reciente aparición.

Refinería petrolífera de **Ras Tanura**, en Arabia Saudí.

Sobre la tasa de retorno energético de la energía solar

23 marzo, 2021 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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En este post respondo a una pregunta esencial en el mundo de la energía solar fotovoltaica: ¿producen los paneles solares más energía que la que se invierte en su fabricación e instalación? Es decir, analizo el concepto de Tiempo de Amortización Energética (o TiAE) de la energía solar.

El proceso de obtención y purificación del silicio es muy costoso en términos energéticos. Eso ha dado lugar a uno de los “mantras” más duraderos y falsos que persiguen a la energía solar fotovoltaica: el elevado valor de su Tiempo de Amortización Energética o TiAE, es decir, el tiempo durante el que los paneles solares deben estar funcionando para producir la energía que se invirtió en su fabricación. En efecto, durante años se dijo que la energía solar fotovoltaica jamás sería rentable ya que su TiAE era similar o superior al tiempo de vida útil de los paneles. Esto se quedó como una de las “verdades” en contra de su utilización, desmentido por datos perfectamente contrastables.

¿Se pueden abastecer las necesidades mundiales de energía con energía solar?

17 febrero, 2021 Ignacio Mártil 1 COMENTARIO

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Empiezo este post con un dato apabullante: en la superficie de la Tierra, la densidad de potencia incidente debida a la energía emitida por el Sol, tras atravesar la atmósfera, es de 1.366 W/m², valor que se conoce como Constante de Irradiación Solar y permanece casi inalterada en el transcurso del año, debido a que la radiación solar varía poco de un mes a otro.

En otras palabras, la cantidad de energía solar que llega a la superficie de la Tierra es gigantesca. Si se utiliza el dato anterior para calcular la cantidad total de energía que incide sobre la superficie de la Tierra cada año, esa energía es 1,1 x 10¹⁸ kWh, que es ¡7.000 veces el consumo mundial de energía primaria! Por esta razón, podemos considerar que la energía solar es la fuente de energía renovable más valiosa y el recurso más capaz de desplazar los combustibles fósiles en un mundo libre de emisiones. Esto lo ilustra de manera muy llamativa la figura siguiente:

El enorme potencial de la energía solar. — El potencial del recurso solar, puesto en comparación con la energía consumida por el planeta en un año.

¿Quiénes son los mayores fabricantes de aerogeneradores del mundo?

15 diciembre, 2020 Ignacio Mártil 1 COMENTARIO

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Junto a la energía solar, la energía eólica es la otra gran tecnología renovable, llamada a propiciar la transición energética que, ahora especialmente, parece más necesaria que nunca, no solo para mitigar los efectos del calentamiento global, sino para reactivar la economía de los países más afectados por el inmenso impacto de la crisis sanitaria. En este post repaso las grandes cifras del sector eólico del año pasado.

Los fabricantes entregaron casi 61 GW de turbinas eólicas a escala mundial en 2019, en comparación con los 50 GW del año 2018. La mayoría de estas se instalaron en tierra (88 %), pero la proporción de turbinas instaladas en alta mar ha crecido cuatro puntos y ya suponen el 12 % del mercado. Los cuatro mayores fabricantes representan el 55 % del total de turbinas instaladas y fueron, por orden, los siguientes: la danesa Vestas, la hispano-alemana Siemens Gamesa, la china Goldwind y la estadounidense General Electric:

Los diez principales fabricantes de aerogeneradores en el mundo. — El “*Top Ten*” de los fabricantes de aerogeneradores en el mundo, con la capacidad instalada el año 2019, expresada en GW, distinguiendo entre instalaciones en tierra (“*Onshore*”) y marinas (“*Offshore*”).

Turbinas eólicas gigantes: un nuevo reto tecnológico

18 noviembre, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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Las energías renovables avanzan a pasos de gigante, impulsadas por la innovación tecnológica, la mejora de los sistemas de gestión y la presión internacional para eliminar los combustibles fósiles. Siguiendo la línea del último post, en el caso de la energía eólica, los pasos de gigante son literales; detrás de la reducción de los costos y el aumento de la competitividad, hay una tendencia bien visible: el tamaño de los aerogeneradores no hace más que crecer:

En el interior de un generador eólico

18 octubre, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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La energía eólica es la tecnología renovable moderna más extendida por todo el mundo. Junto con la energía solar fotovoltaica, ambas tecnologías suman más de 1.200 GW de potencia instalada; entre ambas, son las responsables de cerca del 10 % de la energía eléctrica producida en el planeta, con países donde ese porcentaje alcanza el 25-30 %.

En este artículo voy a describir cómo es el interior de un generador eólico, que es una verdadera mini central de producción de energía eléctrica. La imagen muestra el proceso de instalación de un gigante de esta tecnología, el Enercon E-126; cuenta con 7,5 MW de potencia (135 metros de altura de la góndola, 126 metros de diámetro del rotor):

Instalación de un aerogenerador con la colocación de la góndola y las palas del rotor. — Instalación de un aerogenerador Enercon E-126.

El viento, una de las claves para una transición energética sostenible

12 julio, 2020 Ignacio Mártil HAZ UN COMENTARIO

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La energía eólica, la energía solar fotovoltaica, la energía solar termoeléctrica, incluso la energía que obtenemos de los combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón), provienen, en último término, del Sol.

Durante un año, la Tierra recibe del Sol 1,74 ´ 10¹⁷ W de potencia sobre su superficie; o lo que es lo mismo 1,74 x 10¹⁷ ´ 8760 h = 1,5 ´ 10¹⁸ kW.h de energía al cabo del año. Alrededor del 1-2 % de esa descomunal cantidad se puede convertir en energía eólica debido al movimiento de las masas de aire, ya que el viento se origina por el calentamiento del aire, de la tierra y del mar por la radiación solar; fenómeno que se hace especialmente relevante en lugares montañosos y en las zonas costeras.

De esta forma, podemos entender que la energía eólica es básicamente una forma indirecta de energía solar. Su aprovechamiento se lleva a cabo mediante turbinas eólicas, que transforman la energía cinética del aire en movimiento en energía de rotación, que, a su vez, mueve el rotor de una turbina y la transforma en energía eléctrica. A grandes rasgos, los generadores eólicos pueden clasificarse en dos grandes grupos: de eje horizontal y de eje vertical.